[发明专利]一种生物油的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于生物化工领域，具体地涉及一种生物油的制备方法。

背景技术

生物质热解能够实现低能量密度生物质原料转化为高热值液体燃料，但目前生物质热解得到的生物质原油含水量大、含氧量高、酸性强、粘度大、热值较化石燃料低且稳定性差，不能直接用作车用燃料。特别是生物油偏高的水含量不仅大大降低了其燃烧性能，而且也会引起提质过程中使用的加氢或裂解催化剂的快速失活。从生物油组成结构来看，生物油中的羧酸和酚类能够与水形成氢键，使得生物油中的水分分离不能通过常规方法得以实现。

近年来，采用多级冷凝系统对生物质热解挥发分进行在线冷凝分离可获得具有较低含水量的生物油。CN102051193A公开了一种生物质在线催化热解制取低氧含量液体燃料的方法，该方法将经过催化热解的产物依次通过三个冷凝温度分别为100~150℃、45~55℃、0~5℃的冷凝器，冷凝产物分别为重油、轻油和水相组分。但该方法得到的水相组分仍含有较高含量的油相，而且生物油中水溶性组分也没有得到有效分离，另外低温冷凝也增加了能耗。CN102070386公开了一种生物油加氢制备方法，以水溶性生物油为原料，首先对其进行选择性加氢将其转化为稳定化合物，然后将这些稳定的化合物进行沸石催化转化为与水分层的烃类化合物。但该方法消耗大量的氢用于脱除生物油中的氧，却得到非能源的水，如此高昂的提质成本影响了实际应用。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供了一种生物油的制备方法。该方法得到的生物油不仅收率高，而且含水量低、发热量高，可直接用作燃料油使用。

本发明的一种生物油的制备方法，包括如下内容：将生物质原料、微波添加剂混合均匀，首先进行微波预热处理，然后进行微波热解，生成的热解挥发分，经冷凝后，油水分离，油相为生物重油，水相为含有生物轻油的水，水相经反应性蒸馏脱除水分，得到低含水量的生物轻油。

本发明方法中，微波预热处理条件为：处理温度为120~220℃，处理时间5~30分钟，此过程功率密度为1×10⁵~3×10⁵W/m³。

本发明方法中，微波热解过程如下：先在350~450℃热解4~12分钟，升温至500~600℃热解至没有气体产生为止，其中微波功率密度为4×10⁵~10×10⁵W/m³。

本发明方法中，整个反应过程在微波热解反应器中进行，保持负压状态，反应压力为0.01~0.1MPa。

本发明方法中，所述的油水分离过程为静置分离或旋流分离等方法，分为油水两相，即生物重油相和含生物轻油的水相。

本发明方法中，所述的水相反应性蒸馏脱水过程如下：先向水相中加入氧化钙于40~80℃搅拌反应60~120分钟，然后升温至110~160℃，蒸馏反应20~60分钟，固液分离，得到产物。此过程为常压状态，其中水相与氧化钙质量比为1:0.05~0.2。其中固液分离包括沉降、过滤、抽滤、挤压或旋风分离等任何实现固液分离的方法。

本发明方法中，所述的生物质原料为玉米秸秆、稻壳、麦秆、木块、树叶或树枝等任何含有木质纤维素的生物质。原料形状可以是包括片材、圆形、圆柱、锥形、长方体等任何形状的生物质，原料最大方向尺寸不超过20mm，优选0.2~10mm，更优选0.5~5mm。

本发明方法中，所述的生物质原料、微波添加剂的质量比为1:0.1~2。

本发明方法中，所述的微波添加剂，按质量百分比计，包括如下组分：微波吸收的金属氧化物 50%~95%，优选70%~90%，非微波吸收的氧化物 5~50%；其中微波吸收性质的金属氧化物选自IIIB、IVB和IIIA中的不可变价元素和不超过两变价元素氧化物中的一种或几种，包括Al₂O_3、TiO_2、La₂O_3、Y₂O₃或ZrO₂等氧化物中的一种或几种；非微波吸收性质的氧化物选自SiO₂、CaO或Na₂O等中的一种或几种。

本发明方法中，微波添加剂的粒度为0.1~10mm，优选0.5~5mm。

本发明方法中，所述的微波添加剂的制备方法，包括如下内容：将微波吸收的金属氧化物、非微波吸收的氧化物和水混合，形成浆液，然后进行湿磨，然后焙烧、成型、烧结，冷却至室温，得到微波添加剂。